為應對未來的汽車連接和電氣化需求，我們需要高速度、高帶寬的汽車以太網。行業(yè)領導者依托開放技術聯(lián)盟SIG積極合作，促進以太網在汽車領域的普及應用。但在更高級的電氣設計中，分立ESD保護器件變得越來越重要。

Nexperia率先推出完全符合10BASE-T1s和100/1000BASE-T1開放技術聯(lián)盟標準的以太網ESD保護器件，改進的0.4 pF(最大值)二極管電容可確保出色的信號完整性。此外，Nexperia還超越了這一標準，推出了千兆級以太網和高速優(yōu)化型FC-LGA封裝。

主要特性

完全符合10BASE-T1s和100/1000BASE-T1開放技術聯(lián)盟標準

< 0.4 pF的低電容

提供高達30 kV的ESD保護(IEC 61000-4-2，接觸式)

ESD穩(wěn)健性：1000次放電，15 kV

高觸發(fā)電壓：Vt1 = 100 V(最小值)

多種可供選擇的封裝

符合AEC-Q101認證/汽車級

關鍵應用

車載網絡的ESD保護

汽車環(huán)境

開放技術聯(lián)盟10BASE-T1s和100/1000BASE-T1以太網

可用封裝選項：

汽車以太網產品組合

*粗體類型表示新產品

開放技術聯(lián)盟和ESD保護方案

開放技術聯(lián)盟(單對以太網絡)特別興趣小組(SIG)是一個非營利性聯(lián)盟，主要由汽車行業(yè)和技術供應商組成，他們共同倡導將基于以太網的網絡作為汽車聯(lián)網應用中的標準來廣泛采用。該組織的一個關鍵目標是實現(xiàn)現(xiàn)有的IEEE 10BASE-T1s/100BASE-T1和1000BASE-T1物理層規(guī)范的部署，并制定一些補充協(xié)議規(guī)范以實現(xiàn)彼此間的互通互融。

圖1：ESD抑制器件在100/1000BASE-T1 MDI接口內部的放置方式，開放技術聯(lián)盟SIG(2020)，功率放大器應用中的SPDT以及10 Base T1sTC14實施規(guī)范(2023)

分立式ESD保護器件在確保系統(tǒng)的高水平穩(wěn)健性以及滿足特定要求方面發(fā)揮著至關重要的作用。在以前的汽車以太網系統(tǒng)中，PHY供應商建議根據(jù)需要在共模扼流圈(CMC)和PHY之間放置分立式ESD保護器件。

如果沒有ESD保護器件，或者如果該器件位于更靠近PHY的位置，則ESD釋放的能量將通CM終端、DC模塊和CMC。如果ESD保護器件放置在連接器之后，就不僅能保護PHY，還將保護CMC和其他無源器件。在此位置，ESD脈沖的能量可以立即導向地面。開放技術聯(lián)盟標準建議直接在連接器上安裝ESD保護器件。但這種拓撲更改需要完全不同的ESD保護。

根據(jù)開放技術聯(lián)盟標準規(guī)范，在連接器上直接安裝ESD保護器件需要高觸發(fā)電壓(Vt >100 V)。由于10BASE-T1s和100/1000BASE-T1網絡使用非屏蔽雙絞線，高觸發(fā)電壓還應考慮額外的耦合電壓。

千兆級以太網

除了行業(yè)標準的開放技術聯(lián)盟以太網10、100和1000BASE-T1之外，行業(yè)還在進一步努力為汽車應用提供更豐富的連接性和更高的數(shù)據(jù)帶寬。千兆級以太網是指旨在支持2.5、5和10 Gbps等更高數(shù)據(jù)速率的解決方案。在汽車應用領域得到廣泛采用，旨在滿足數(shù)據(jù)密集型需求。為確保以太網PHY的可靠性和性能，建議使用ESD保護器件，以防止所使用的電氣元件(包括PHY以及共模扼流圈、電阻和電容器等無源組件)受到任何損壞。

千兆級以太網示意圖

方案1：在直流電容前面

方案2：在直流電容后面

圖3：用于千兆級以太網和高速視頻鏈路的ESD保護器件放置選項

千兆級以太網和高速視頻鏈路的典型框圖如上圖所示。放置ESD保護器件有兩種可能的方案，即直接放置在連接器一側或更靠近直流電容后面的PHY。

如果將ESD保護器件直接放置在連接器上，則需要更高的VRWM才能承受電池短路的情況。但是，如果ESD保護器件放置在直流電容后面更靠近PHY的位置，則VRWM需要設置得更低，并且必須與PHY內部ESD保護電路的擊穿行為相匹配。使ESD保護與PHY內部ESD保護相匹配，可以及時觸發(fā)外部ESD保護器件，從而吸收ESD脈沖的能量，阻止其進入PHY并造成損壞。

在保護配置方面，Nexperia提供了廣泛的產品組合。所有器件都具有非常低的電容、出色的信號完整性性能和較高的ESD穩(wěn)健性，可確保受保護電路平穩(wěn)運行，同時實現(xiàn)穩(wěn)健的ESD保護。

用于ESD1的Nexperia產品選項

粗體類型代表新產品，紅色粗體類型代表正在開發(fā)的產品。

* 采用2引腳和3引腳FC-LGA 1.0x0.6mm尺寸封裝? DFN1006L-2、DFN1006LD-2、DFN1006L-3和DFN1006LD-3

用于ESD2的Nexperia產品選項

粗體類型代表新產品，紅色粗體類型代表正在開發(fā)的產品。

* 采用2引腳和3引腳FC-LGA 1.0x0.6mm尺寸封裝? DFN1006L-2、DFN1006LD-2、DFN1006L-3和DFN1006LD-3

倒裝芯片LGA封裝

為了滿足對高數(shù)據(jù)速率的信號完整性需求，Nexperia推出了倒裝芯片LGA封裝。與傳統(tǒng)的引線框架封裝不同，倒裝芯片LGA通過消除鍵合線和銅引線框架，最大限度地減少寄生元件。這一設計帶來了卓越的性能和良好的信號完整性，同時滿足汽車行業(yè)的質量和可靠性標準。包括支持AOI功能的側邊可濕焊盤選項。

這種設計的優(yōu)點包括顯著的性能提升。例如，2引腳DFN1006LD-2 FC-LGA封裝可將帶寬提高約5 GHz，而3引腳DFN1006LD-3封裝與傳統(tǒng)的2引腳DFN1006BD-2封裝相比，可將帶寬提高高達6 GHz。正是倒裝芯片LGA封裝中寄生元件的大幅縮小帶來了這些性能增強。

主要特性和優(yōu)勢

超低電容：Cd <0.25 pF

深度回彈結合低至0.35 Ω的動態(tài)電阻

ESD保護穩(wěn)健性高達15 kV (IEC61000-4-2)

非常優(yōu)秀的RF、信號完整性和鉗位性能，針對高速網絡進行了優(yōu)化

符合AEC-Q101/車規(guī)級標準

應用

汽車千兆級以太網

汽車信息娛樂系統(tǒng)：A/V監(jiān)視器、顯示器、攝像頭

高速網絡：USB 3.2、HDMI 2.0

低電壓差分信號(LVDS)汽車

倒裝芯片LGA封裝比較

圖2：封裝性能比較：倒裝芯片LGA與相同尺寸的傳統(tǒng)引線框架封裝的比較。

Nexperia (安世半導體)

Nexperia(安世半導體)總部位于荷蘭，是一家在歐洲擁有豐富悠久發(fā)展歷史的全球性半導體公司，目前在歐洲、亞洲和美國共有14,000多名員工。作為基礎半導體器件開發(fā)和生產的領跑者，Nexperia(安世半導體)的器件被廣泛應用于汽車、工業(yè)、移動和消費等多個應用領域，幾乎為世界上所有電子設計的基本功能提供支持。

Nexperia(安世半導體)為全球客戶提供服務，每年的產品出貨量超過1,000億件。這些產品在效率(如工藝、尺寸、功率及性能)方面成為行業(yè)基準，獲得廣泛認可。Nexperia(安世半導體)擁有豐富的IP產品組合和持續(xù)擴充的產品范圍，并獲得了IATF 16949、ISO 9001、ISO 14001和ISO 45001標準認證，充分體現(xiàn)了公司對于創(chuàng)新、高效、可持續(xù)發(fā)展和滿足行業(yè)嚴苛要求的堅定承諾。

Nexperia：效率致勝。